Na década de 1960, foi proposta uma fase exa³tica da matéria conhecida como isolante excita´nico. Danãcadas depois, as evidaªncias dessa fase foram encontradas em materiais reais. Recentemente, atenção especial foi centrada no Ta2NiSe5 porque uma fase isolante excita´nica pode existir neste material em temperatura ambiente. A substância écomposta dos elementos ta¢ntalo, na­quel e selaªnio e tem o potencial de levar a avanços em computadores mais rápidos e eficientes em termos de energia.

Agora, em um novo estudo da Physical Review Letters da Caltech, os pesquisadores descobriram, pela primeira vez, como "virar os pedaço s" do isolador excita´nico encontrado no Ta2NiSe5. Os computadores se comunicam usando uma linguagem bina¡ria de 1s e 0s, também chamada de bits. Para que os computadores funcionem, os bits precisam ser ligados ou desligados (com 1s ligado e 0s desligado). Alguns dos hardwares de computação atuais funcionam invertendo os momentos magnanãticos, ou orientações, dos elanãtrons, que podem ser para cima ou para baixo. Embora os isoladores excita´nicos não tenham momentos magnanãticos, no Ta2NiSe5 eles abrigam duas orientações intra­nsecas que podem ser usadas para representar 1s e 0s.

"No caso de momentos magnanãticos, pode-se mudar sua direção aplicando campos magnanãticos opostos, por exemplo. Mas não háequivalente conhecido de um campo magnético para isoladores excita´nicos. Na³s descobrimos uma maneira de usar a luz para realizar essa tarefa, "diz David Hsieh , professor de física da Caltech, membro do Instituto de Informação Qua¢ntica e Matanãria (IQIM), e co-autor do novo estudo.

No novo estudo tea³rico e experimental, os fa­sicos demonstram como usar rajadas de luz laser para controlar as fases do isolador excita´nico em escalas de tempo menores que um picossegundo, que éum trilionanãsimo de segundo. Embora o trabalho tenha implicações para o processamento de computador ultrarra¡pido, os pesquisadores também estãoentusiasmados com os aspectos fundamentais de suas descobertas.

"No processo de aprender a controlar e manipular esse material, também estamos revelando as regras subjacentes da natureza para um estado raro da matéria", disse o autor principal do estudo, Honglie Ning, um estudante de graduação que trabalha no laboratório de Hsieh.

O estudo Physical Review Letters , intitulado "Assinaturas de reversão ultrarrápida de ordem excita´nica em Ta2NiSe5", foi financiado pela Agência de Projetos de Pesquisa Avana§ada de Defesa, IQIM / Fundação Nacional de Ciência, Departamento de Energia, Yamada Science Foundation Fellowship for Research Abroad, e da Sociedade Japonesa para a Promoção de Bolsas de Estudo de Pesquisa Cienta­fica no Exterior. Outros autores do Caltech incluem o estudante de graduação Omar Mehio; Michael Buchhold, ex-acadêmico de pa³s-doutorado em física tea³rica; e Gil Refael, professor Taylor W. Lawrence de Fa­sica Tea³rica da Caltech. Autores adicionais incluem Takashi Kurumaji e Joseph Checkelsky do MIT.